导数的应用典型错解剖析

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  导数作为一种工具,利用其求函数的单调性、极值、最值、和切线的方程时极为方便.但是笔者在教学过程中,发现导数的应用还存在许多误区.
  1 过点的切线与图象上某一点的切线混淆
  例1 曲线f( x )=4x的切线过点?
  ??83,
  43???,
  求切线方程.
  错解 ∵f’( x )=?4x?2,∴f’?
  ??83???=1
  96,
  ∴过点
  ???83,
  34???的
  切线的斜率为
  196,
  由直线方程的点斜式可得切线方程为y?43=
  196???x?83???,
  即:27x?48y?8=0.剖析 错误的原因是直接认为点
  ???83,
  3
  4???在曲线上,从而由导数求出该点的切线斜率,这是错误的.把点
  ???83,
  43???代
  入曲线方程,验证该点不在曲线上,所以
  应先求出切点坐标,再求切线方程.所以在求曲线的切线之前应先判断给出的点是否在曲线上.
  正解 设切点为(x0,y0),则y0
  =x40
  …①
  ∵f’( x )=?4x?2, ∴f’( x0)=?4x0?2.∴切线方程为:y?y0
  =?4x0?2(x?x0),
  又该切线过点
  ???83,
  43???,
  ∴43?y0
  =?4x0?2?
  ??3
  8?x0???…
  ②,
  由①②可得
  ???xy
  00
  ==22或
  ???xy
  00
  ==14,
  .
  ∴切线方程为:x+y?4=0或x+4y?8=0.
  2 f′( x0)为极值的充要条件理解不清
  例2 函数f( x )=x3+ax2+bx+a2在x =1处有极值10,求a,b的值.
  错解 f′( x )=3x2+2ax+b,由题意知f′(1)=0,且f(1)=10,即2a+ b +3 = 0,且a2+a+b +1 = 10,解之得a =4,b =?11,或a =?3,b =3.
  剖析 错误的主要原因是把f′( x0)为极值的必要条件当作了充要条件,f′( x0)为极值的充要条件是f′( x )=0且x0附近两侧的符号相反,所以后面应该加上:当a =4,b =?11时,
  f′( x )=3x2+8x?11(3x+11)(x?1),
  在x =1附近两侧的符号相反,∴a =4,b =?11.
  当a =?3,b =3时,f′( x )=3(x?1)2, 在x =1附近两侧的符号相同,所以a =?3,b =3舍去.
  3 函数单调的充要条件理解不清
  例3 已知函数f( x )=a xx++21在(? 2,+∞)内单调
  递减,求实数a的取值范围.错解f′( x )=(2xa+?21
  )2
  ,由函数f( x )在(? 2,+∞)内单调递减知f′( x )≤0在(? 2,+∞)内恒成立,即(x2a+?
  2)
  1
  2
  ≤0在(? 2,+∞)内恒成立,因此a≤12.
  剖析 错误的主要原因是由于对于函数f( x )在D上单调递增(或递减)的充要条件是f′( x )≥0 (或f′( x )≤0)且f′( x0)在D上任一子区间上不恒为零没有理解清楚.而当a =12时,f′( x )=0在(? 2,+∞)恒成立,所以不符合题意,所以舍去.
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